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氫燃料汽車在交通減排中大有可為
——訪中科院大連化學物理研究所燃料電池研究部部長邵志剛
2018-07-06 11:04  · 來源:中國能源報  · 作者:朱妍  · 責編:盧奇秀

   保衛藍天行動升級,交通領域節能減排也在加強。近日召開的交通部6月新聞發布會傳出消息,將重點推進清潔能源在交通領域的應用,加大推廣新能源汽車。到2020年底以前,實現城市公交、出租車及城市配送等領域新能源車保有量60萬輛;僅京津冀及周邊地區,就將淘汰國三及以下中、重型柴油車100萬輛以上。

         

  新舊車輛替換,在中國科學院大連化學物理研究所燃料電池研究部部長邵志剛看來,無疑是綠色交通領域的一大“重頭戲”。尤其以無污染、高效率著稱的氫燃料電池汽車,同時兼顧長短途、乘用及商用運輸,必將大有可為。 

   

    大規模應用只是時間問題   

         

  中國能源報:作為氫燃料電池汽車的主要優勢之一,節能環保特性如何體現? 

   

  邵志剛:車輛核心——氫燃料電池的運行原理,實際屬一種電化學反應,以氫能作為燃料,通過與空氣中的氧發生反應,即可將儲存在燃料中的化學能直接轉化為電能。簡而言之,燒的是氫、產生是電、排出是水。 

         

  從工作方式看,氫燃料電池又與汽車內燃機類似,只需保持氫能與氧氣的供應,即可源源不斷供應電能。相比我們日常所用電池,更像一個自主運行的小型發電廠,但因無需經過“燃燒”環節,氫燃料電池不會產生氮氧化物、硫氧化物等污染物,更不用擔憂尾氣排放,對環境十分友好。 

         

  與此同時,氫燃料電池的能量轉化效率很高,綜合能效效率可達80%,而燃油車目前只有20%左右。而據“十三五”規劃,鋰電池比容量到2020年要達300瓦時/公斤。實際上早在上世紀60年代,燃料電池就已實現了1000瓦時/公斤。從這一角度,氫燃料汽車的節能優勢也很突出。 

         

  因此,氫燃料電池汽車的應用已是大勢所趨,依托其零排放、無污染特性,未來可承擔交通領域減排重任。 

  中國能源報:氫燃料汽車在國內仍處于試水階段,什么時候才能真正發揮交通減排的作用? 

   

  邵志剛:的確,氫燃料電池汽車在我國還處商業化“前夜”,投用車輛仍以示范為主。但在資源能源利用、環境保護等多重壓力下,大規模推廣只是時間問題。目前有個“流行”說法是:氫燃料電池汽車的使用,國際上還要看中國。 

         

  一方面,我國支持力度空前,政策補貼也是目前為數不多“不降反升”的方向之一。另一方面,應用市場足夠大。統計顯示,2017年全國汽車總量達3000萬左右,工信部也已將“禁售燃油車”列入計劃,未來替代規模可期。此外,氫燃料電池更適用于長距離行駛,以及在重型汽車、軌道交通中應用。這也彌補了純電動汽車續航能力不足等問題,有其獨特的市場空間。 

         

  目前,我國氫燃料電池汽車仍多用于客車、特種車等商業車,存在幾項“卡脖子”的環節尚待突破。隨著技術進步,預計再過10年左右就可達百萬量級。 

   注重研發也應兼顧規范管理  

         

  中國能源報:哪些“卡脖子”的技術制約了商業化進程? 

   

  邵志剛:現階段,仍存在成本偏高、可靠性和耐久性待提高、部分環節依賴進口等主要瓶頸。 

         

  首先是成本。截至目前,氫燃料電池汽車的造價仍是鋰電池汽車的1.5-2倍,相比燃油車更是高達3-4倍。如何提升經濟性、降低使用成本是第一任務。 

         

  因電化學系統比較復雜,核心部件“電堆”的可靠性和耐久性也需完善。內燃機在汽車中已有100多年實踐,燃料電池剛應用了20多年。按照要求,到2025年,電堆系統的可靠性和經濟性要大幅提高,競爭力應可比傳統汽車、電動汽車。 

         

  如果說上述兩項是前提,解決后即可進入初步商業化,本土化則是一項持久的基礎課題。比如因上下游產業鏈并未打通,一些關鍵部件、關鍵材料的生產只能依賴進口,國內很難找到符合要求的生產廠商,這就很受制約。 

         

  除電池本身,氫源也值得關注。我國是全球最大的用氫大戶,但此前主要用在石油化工等領域,燃料汽車起步較晚。制氫環節目前已無障礙,但要大規模用于車輛,如何找到安全而合理的儲氫、運氫方式,還存在難度。  

  中國能源報:基于這些瓶頸,可從哪些方面入手完善? 

   

  邵志剛:像日本豐田公司,早在上世紀90年代,就組織了幾百人隊伍、投資大量資金進行研發。全面商業化必然是一個周期長、投資大的過程。 

         

  首先要關注技術研發。各國目前進行示范的同時,不約而同將重點轉向應用基礎研究,希望通過探索燃料電池新材料、新過程等的基礎性問題,找到解決可靠性、耐久性的辦法。例如我們牽頭的聯合國內20余家單位正在承擔的國家重點研發計劃——“燃料電池基礎材料與過程機理研究”項目,就是針對這些問題開展的應用基礎研究,掌握新一代燃料電池所需的材料和部件的核心技術。 

         

  同時,還有上下游產業鏈的完善。實際很多時候,我們并不缺自主技術,而是因燃料電池生產起步晚、需求沒有跟上,這些技術多停留在高校、研究所研究階段,沒有形成批量生產,無形中增加進口依賴,這也是成本長期偏高的原因之一。不過隨著燃料電池產能上升,一旦重視起來,3-5年即可布齊。 

         

  此外,要想大規模發展,還離不開標準、規范的制定實施。比如加氫站,目前就不像加油站管理得那么完備,甚至究竟由誰負責都未最終確定。太多的自由度,必將給燃料電池產銷帶來混亂,最終也將影響企業成本,走向標準化同樣應得到重視。 

   

 

  

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